Цель: сформировать знания о видах чугунов ,классификации и маркировке.
.
Задачи:
Образовательные:
Рассмотреть виды чугунов .
Рассмотреть состав чугунов.
Рассмотреть маркировку чугунов.
Развивающие:
продолжить формирование у студентов умений работать с текстом
Воспитательные:
способствовать эстетическому воспитанию студентов (оформление записей лекционного материала и т.п.)
Тип урока
Урок формирования и совершенствования знаний.
Методы обучения: словесные, наглядные, устный опрос.
Ход урока
Орг.момент.
Постановка целей урока
План урока
Рассмотреть виды чугунов .
Рассмотреть состав чугунов.
Рассмотреть маркировку чугунов
4.Закрепление
5. Домашнее задание.
Сегодня вы должны к концу урока узнать:
Рассмотреть виды чугунов .
Рассмотреть состав чугунов.
Рассмотреть маркировку чугунов.
Изучение нового материала
Чугу́н — сплав железа с углеродом (и другими элементами). Содержание углерода в чугуне не менее 2,14% (точка предельной растворимости углерода в аустените на диаграмме состояний): меньше —сталь. Углерод придаёт сплавам железа твёрдость, снижая пластичность и вязкость. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. В зависимости от формы графита и количества цементита, выделяют белый, серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Как правило, чугун хрупок.\
Виды чугуна
Белый чугун
В них весь углерод находится в связанном виде (Fe3C). В зависимости от количества углерода делятся на:
— доэвтектические (2,14-4,3 % углерода);
— эвтектические (4,3 % углерода);
— заэвтектические (4,3-6,67 % углерода).
Цементит в изломе — светлый, поэтому такие чугуны назвали светлыми.
Белые чугуны применяются в основном для изготовления ковких чугунов, которые получают путем отжига.
Серый чугун
Основная статья: Серый чугун
Серый чугун — это сплав железа, кремния (от 1,2- 3,5 %) и углерода, содержащий также постоянные примеси Mn, P, S. В структуре таких чугунов большая часть или весь углерод находится в виде графита пластинчатой формы. Излом такого чугуна из-за наличия графита имеет серый цвет.
Ковкий чугун[править | править вики-текст]
Основная статья: Ковкий чугун
Ковкий чугун получают длительным отжигом белого чугуна, в результате которого образуется графит хлопьевидной формы. Металлическая основа такого чугуна: феррит и реже перлит. Ковкий чугун получил свое название из-за повышенной пластичности и вязкости (хотя обработке давлением не подвергается). Ковкий чугун обладает повышенной прочностью при растяжении и высоким сопротивлением удару. Из ковкого чугуна изготавливают детали сложной формы: картеры заднего моста автомобилей, тормозные колодки, тройники, угольники и т. д.
Маркируется ковкий чугун двумя буквами и двумя числами, например КЧ 370-12. Буквы КЧ означают ковкий чугун, первое число—предел прочности (в МПа) на разрыв, второе число — относительное удлинение (в процентах), характеризующее пластичность чугуна.
Высокопрочный чугун[править | править вики-текст]
Основная статья: Высокопрочный чугун
Высокопрочный чугун имеет в своей структуре шаровидный графит, который образуется в процессе кристаллизации. Шаровидный графит ослабляет металлическую основу не так сильно, как пластинчатый, и не является концентратором напряжений.
Классификация[
В зависимости от содержания углерода серый чугун называется доэвтектическим (2,14-4,3 % углерода), эвтектическим (4,3 %) или заэвтектическим (4,3-6,67 %). Состав сплава влияет на структуру материала.
В зависимости от состояния и содержания углерода в чугуне различают: белые и серые (по цвету излома, который обуславливается структурой углерода в чугуне в виде карбида железа или свободного графита), высокопрочные с шаровидным графитом, ковкие чугуны, чугуны свермикулярным графитом. В белом чугуне углерод присутствует в виде цементита, в сером — в основном в виде графита.
В промышленности разновидности чугуна маркируются следующим образом:
передельный чугун — П1, П2;
передельный чугун для отливок (передельно-литейный) — ПЛ1, ПЛ2,
чугун с пластинчатым графитом — СЧ (цифры после букв «СЧ» обозначают величину временного сопротивления разрыву в кгс/мм);
антифрикционный чугун
антифрикционный серый — АЧС,
антифрикционный высокопрочный — АЧВ,
антифрикционный ковкий — АЧК;
Высокопрочный
чугун с шаровидным графитом для отливок — ВЧ (цифры после букв «ВЧ» означают временное сопротивление разрыву в кгс/мм и относительное удлинение (%);
чугун легированный со специальными свойствами — Ч.
Виды чугунов, их свойства.
Чугун
Сплавы железа с углеродом, в которых содержание углерода более 1,7% называются чугунами.
Чугуны различаются по структуре, способам изготовления, химическому составу и назначению. По структуре чугуны бывают серые, белые и ковкие. По способам изготовления—обыкновенные и модифицированные. По химическому составу чугуны различают не легированные и легированные, т. е. такие, в составе которых имеются специальные примеси. Серый чугун
Серый чугун наиболее широко применяется в машиностроении для отливок из него различных деталей машин. Он характеризуется тем, что углерод в нём находится в свободном состоянии в виде графита. Поэтому серый чугун хорошо обрабатывается режущими инструментами. В изломе он имеет серый и темно-серый цвет. Получается серый чугун путём медленного охлаждения после плавления или нагревания. Получению серого чугуна также способствует увеличение в его составе содержания углерода и кремния. Механические качества серого чугуна зависят от его структуры. По структуре серый чугун бывает:
феррито-графнтовый,
феррито-дерлито-графитовый и
перлито-графитовый.
Если серый чугун быстро охлаждать после плавления, то он отбеливается, т. е. становится очень хрупким и твердым. Серый чугун в несколько раз лучше работает на сжатие чем на растяжение. Серый чугун достаточно хорошо сваривается с применением предварительного подогрева и в качестве присадочного мате риала специальных чугунных стержней с повышенным содержанием углерода и кремния. Сварка без предварительного подогрев затруднена вследствие отбеливания чугуна в зонах шва.
Белый чугун
Белый чугун применяется в машиностроении в значительна меньших количествах, чем серый. Он представляет собой сплав железа с углеродом, в котором углерод находится в виде химического соединения с железом. Белый чугун очень хрупкий и твёрдый. Он не поддаётся механической обработке режущими инструментами и применяется для отливки деталей, не требующих обработки, или подвергается шлифованию абразивными кругами. В машиностроении применяется белый чугун как обыкновенный, так и легированный.
Сварка белого чугуна весьма затруднительна в связи с образованием трещин при нагреве и охлаждении, а также из-за неоднородности структуры, образующейся в месте сварки. Ковкий чугун
Ковкий чугун обычно получают из отливок белого чугуна путем длительного томления их в печах при температуре 800—950°С, Существуют два способа получения ковкого чугуна: американский и европейский.
При американском способе томление производится в песке при температуре 800—850°С. При этом углерод из химически связанного состояния переходит в свободное состояние в виде графита, располагаясь между зёрнами чистого железа. Чугун приобретает вязкость, почему и называется ковким. При европейском способе томление отливок производится в железной руде при температуре 850—950°. При этом углерод из химически связанного состояния с поверхности отливок переходит в железную руду и таким путём поверхность отливок обезуглероживается и становится мягкой, почему и чугун называется ковким, хотя сердцевина остается хрупкой. В обозначениях марок ковкого чугуна после букв пишется число, показывающее среднюю величину предела прочности при разрыве в кг/мм2, а затем число, показывающее удлинение в %.
Например КЧ37—12 обозначает ковкий чугун, с пределом прочности, равным 37 кг/мм2, и удлинением 12%.
Классификация и свойства чугуна.
Чугун, получаемый в доменных печах, подразделяется на передельный чугун, используемый для передела в сталь, и литейный чугун, служащий одним из основных компонентов шихты в чугунолитейном производстве. До 70-х гг. 20 века в доменных печах иногда выплавляли так называемый зеркальный чугун (10-25% Mn), применявшийся в качестве раскислителя при выплавке стали и для получения специальных видов чугуна. При использовании для выплавки чугуна железных руд, содержащих Сг, Ni, Ti и др. легирующие элементы, получают природнолегированные чугуны.
При производстве отливок в чугунолитейных цехах чугун подразделяют:
в зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, — на серый, белый и половинчатый (или отбелённый);
в зависимости от формы включений графита — на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом;
в зависимости от назначения — на конструкционный и чугун со специальными свойствами;
по химическому составу — на легированные и нелегированные.
Подробнее разберем следующие виды чугунов: (слайд № 32)
Белый чугун получают путем первичной кристаллизации из жидкого сплава при быстром охлаждении. Представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит), который придает чугуну бело-матовый цвет. Белый чугун обладает высокой твердостью, хрупкостью и плохо обрабатывается, поэтому для изготовления деталей он не используется и применяется как передельный, т.е. идет на производство стали и других видов чугуна. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).
Серый (литейный) чугун (слайд № 33) — наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) — имеет включения графита пластинчатой формы. Получают путем первичной кристаллизации при медленном охлаждении. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Поэтому графитовые включения можно считать нарушениями оплошности, ослабляющих металлическую основу. Так как пластинчатые включения наиболее сильно осклабляют металлическую основу, серый чугун имеет наиболее низкие характеристики, как по прочности, так и по пластичности. Серые чугуны хорошо обрабатываются резанием, обладают способностью рассеивать колебания при вибрациях и переменных нагрузках. Эти чугуны отличаются хорошей жидкотекучестью и малой усадкой. Применяется серый чугун, как конструкционный материал в строительстве и машиностроении для изготовления малоответственных и средненагруженных деталей.
Ковкий чугун (слайд № 34) получают из белого путем термической обработки – отжига. Который заключается в длительной выдержке при температуре 950 оС и медленном охлаждении. В результате графитные включения примут хлопьевидную форму. Эти включения более компактны, они меньше надрезают металлическую основу, и такой чугун оказывается более прочным. Он уже может работать на растяжение.
(Слайд № 35) Ковкий чугун используется для изготовления мелких и средних тонкостенных отливок ответственного назначения, работающих в условиях динамических знакопеременных нагрузок (детали приводных механизмов,коробок передач, тормозных колодок, шестерен, ступиц и т.д.). Однако ковкий чугун - малоперспективный материал из-за сложной технологии получения и длительности производственного цикла изготовления деталей из него.
Высокопрочный чугун, (слайд № 36) характеризующийся шаровидной или близкой к ней формой включений графита, получают модифицированием жидкого чугуна присадками Mg, Ce, Y, Ca и некоторых др. элементов. Шаровидный графит в наименьшей степени ослабляет металлическую основу, что приводит к резкому повышению механических свойств чугуна, приближая их свойства к свойствам углеродистых сталей, при этом сохраняет хорошие литейные свойства, обрабатываемость резанием, способность гасить вибрации. Этот чугун конкурирует с углеродистыми сталями и к тому же он дешевле ковкого чугуна и стали. Применяется для изготовления ответственных деталей в автомобилестроении (коленчатые валы двигателей, компрессоров, зубчатые колеса, цилиндры и т.д.). Такой чугун применяется для замены стальных литых и кованых деталей, а также деталей из ковкого или обычного серого чугуна.
Маркировка чугунов.
По принятой маркировке обозначения марок доменных чугунов содержат буквы и цифры. Буквы указывают основное назначение чугуна: П - передельный, СЧ - серый чугун, ВЧ - высокопрочный, КЧ - ковкий. Цифры в обозначении марок нелегированного чугуна указывают его механические свойства.
Для серых чугунов приводят регламентированные показатели пределов прочности при растяжении и изгибе (в кгс/мм), например: СЧ 21-40. (слайд № 37).
Для высокопрочного и ковкого чугуна цифры определяют предел прочности при растяжении (в кгс/мм) и относительное удлинение (в %), например: ВЧ60-2.(Слайд № 38, 39).
ТЭ-14
Вопросы:
Форма ответа: сочетание цифры вопроса и буквы ответа.
Варианты ответов:
а) серый б) белый в) ковкий г) высокопрочный
Вопросы:
Как называется чугун, в котором углерод содержится в виде цементита?
Как называется чугун, получаемый медленным охлаждением?
Как называется чугун с шаровидными включениями?
Какой чугун переделывается в сталь?
Как называется чугун, получаемый в результате отжига?
Как называется чугун, в котором углерод находится в виде пластинок графита?
Как называется чугун, получаемый в результате модифицирования?
Как называется чугун с графитом в виде хлопьев?
Какой чугун обладает высокими литейными свойствами?
Какой чугун имеет высокую пластичность?
Указать маркировку чугунов
Передельный
Серый
Ковкий
Высокопрочный
Указать маркировку чугунов
Передельный
Серый
Ковкий
Высокопрочный
П
СЧ
КЧ
ВЧ
Ответы:
1б
2а
3г
4б
5в
6а
7г
8в
9а
10в
Стали.
Цель: сформировать знания о видах сталей ,свойствах и их применении .
.
Задачи:
Образовательные:
Рассмотреть виды сталей .
Рассмотреть свойства сталей и применение
Развивающие:
продолжить формирование у студентов умений работать с текстом
Воспитательные:
способствовать эстетическому воспитанию студентов (оформление записей лекционного материала и т.п.)
Тип урока
Урок формирования и совершенствования знаний.
Методы обучения: словесные, наглядные, устный опрос.
Ход урока
Орг.момент.
Постановка целей урока
План урока
Рассмотреть виды сталей .
Рассмотреть свойства сталей и применение 4.Закрепление
